直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器的分類

 

    直流無刷電機(jī)的位置傳感器主要分為電磁式、光電式、磁敏式等幾種，分述如下。

 

    1、電磁式位置傳感器

 

    電磁式位置傳感器是利用電磁效應(yīng)來實現(xiàn)其位置測量，主要有開口變壓器式、諧振式接近開關(guān)等。

 

    開口變壓器位置傳感器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子可由硅鋼片的沖片疊成，或用高頻鐵氧體材料壓制而成。在2極三相直流無刷電機(jī)中的開口變壓器定子有六個齒，它們之間的間隔分別為60°。

 

    其中三個齒繞上一次繞組，并相互串聯(lián)后以高頻振蕩電源（一般的頻率為幾千赫到幾十千赫）供電；另外三個齒上分別繞有二次繞組，它們之間分別相隔120°。轉(zhuǎn)子是一個用非導(dǎo)磁材料做成的圓盤，并在它上面鑲上一塊約120°的扇形導(dǎo)磁材料。將它與電機(jī)同軸安裝。開口變壓器工作原理與一般旋轉(zhuǎn)變壓器類似，三個二次繞組的輸出是被轉(zhuǎn)子位置調(diào)制的高頻信號，經(jīng)解調(diào)后再進(jìn)行邏輯處理，得到換相控制信號。

 

    諧振式接近開關(guān)位置傳感器結(jié)構(gòu)與開口變壓器類似，但不需要一次側(cè)高頻勵磁。在三相電機(jī)，它的定子有三個電感元件構(gòu)成的振諧電路，轉(zhuǎn)子是一個約120°的扇形導(dǎo)電金屬盤，當(dāng)轉(zhuǎn)子的扇形金屬部分接近電感元件時，使得該電路的品質(zhì)因數(shù)Q值下降，導(dǎo)致電路正反饋不足而停振，故輸出為零。當(dāng)扇形金屬轉(zhuǎn)子離開電感元件時，電路的Q值開始回升，電路又重新起振，輸出高頻調(diào)制信號。三個振諧電路的輸出是被轉(zhuǎn)子位置調(diào)制的高頻信號，它經(jīng)檢波解調(diào)后再進(jìn)行邏輯處理，獲得轉(zhuǎn)子位置信號。

 

    電磁式位置傳感器具有工作可靠、可適應(yīng)較惡劣使用環(huán)境等優(yōu)點。但這種傳感器信噪比較低，位置分辨率較差，體積較大，已經(jīng)很少使用。

 

    2、光電式位置傳感器

 

    光電式位置傳感器是利用光電效應(yīng)原理工作，它由安放在定子上的發(fā)光管-光敏接收管組件以及跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板等組成。

 

    在三相直流無刷電機(jī)，遮光板開有120°（電角度）左右的縫隙，且縫隙的數(shù)目等于直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的極對數(shù)。當(dāng)縫隙對著光敏晶體管時，光敏晶體管接收到光源發(fā)射的光，產(chǎn)生“亮電流”輸出。當(dāng)遮光板擋住光線，光敏晶體管只有“暗電流”輸出。遮光板隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，光敏晶體管隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而輪流輸出“亮電流”或“暗電流”的信號，以此來檢測轉(zhuǎn)子磁極位置，控制電機(jī)三相繞組換相。光電式位置傳感器缺點是光電信號容易受到灰塵或潮氣的影響，可靠性較低。

 

    3、磁敏式位置傳感器

 

    磁敏式位置傳感器是利用對磁場敏感的半導(dǎo)體元件制成的，如霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)元件。常見的磁敏式位置傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻以及磁敏二極管等。其中基于霍爾效應(yīng)原理的霍爾元件、霍爾集成電路統(tǒng)稱為霍爾效應(yīng)磁敏傳感器，簡稱霍爾傳感器。當(dāng)磁場中的半導(dǎo)體有電流通過時，其橫向產(chǎn)生電壓（霍爾電動勢），這個現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應(yīng)。霍爾元件利用它所產(chǎn)生的霍爾電動勢與正交的磁場強(qiáng)度成正比原理工作。但霍爾元件薄而脆，它的霍爾電動勢小，需要外圍放大電路，不便使用。